Ridicarea între anii 1921-1922 la Alba Iulia a Catedralei Ortodoxe este legată de două momente importante din istoria românilor care au avut loc aici. Primul amintește de fosta ctitorie mitropolitană construită în anul 1597 de Mihai Viteazul și cel de-al doilea, de încoronarea regelui Ferdinand și reginei Maria la 15 octombrie 1922, ca suverani ai României Mari.

E bine de știut că familia regală a României s-a implicat în construcția edificiului. În dese rânduri regele Ferdinand a venit la Alba Iulia pentru a vedea în ce stadiu al lucrărilor se află biserica.

Sub un baldachin montat chiar în fața clopotniței a avut loc la 15 octombrie 1922 ceremonia de încoronare a regelui Ferdinand și a reginei Maria ca suverani ai României Mari. Ceremonia nu s-a desfășurat în interiorul catedralei, deoarece regele Ferdinand, care era de religie catolică, nu a dorit să fie încoronat în cadrul unei slujbe religioase ortodoxe. De asemenea, și-a așezat singur pe cap coroana de oțel, după care a pus coroana de aur pe capul reginei, care îngenunchiase pentru acest moment.

Catedrala a cărei piatra de temelie a fost pusă la 24 aprilie 1921 a fost construită pe locul fostului corp de gardă a cetății bastionare. Tot acum, pentru a crea spațiul necesar, a fost distrus o parte din bastionul Mihail și ravelinul cu același nume.

Ideea clădirii catedralei a fost sugerată de către Nicolae Iorga, odată cu discuțiile aprinse pe tema încoronării celor doi suverani. De aceea, mărimea catedralei nu este una de neglijat, fiind întinsă pe o suprafață de circa 750 mp, cu o înălțime de 40 metri.

Din punct de vedere arhitectural, catedrala este o sinteză a unor vechi elemente arhitectonice românești, în special brâncovenești. De asemenea, se remarcă la ea adaptarea planului în cruce greacă înscrisă, întâlnit în varianta bisericii Curții domnești din Târgoviște. În general, arhitectura bisericii și a incintei se integrează în mișcarea inițiată la începutul secolului al XX-lea de către arhitecții români Ion Mincu și Petre Antonescu, care preconizau reluarea formelor tradiționale românești. Proiectarea bisericii a fost încredințată arhitectului Victor Gheorghe Ștefănescu.

Ansamblul construcției se compune din biserica propriu-zisă și o incintă de formă dreptunghiulară alcătuită din două pavilioane mari, în partea de răsărit, și alte două pavilioane mai mici, spre apus, ultimele flancând silueta zveltă a clopotniței, înaltă de 58 m. Cele patru pavilioane sunt legate între ele prin galerii și arcade duble, unele dintre ele, cele estice, fiind decorate cu capiteluri de factură corintică. În exterior, biserica este decorată cu ocnițe și un brâu în torsadă. În aceste spații și-au avut sediul, în perioada interbelică, Episcopia Armatei și Muzeul orașului.

Intrarea în biserică se face printr-un pridvor deschis. În nișele pridvorului sunt așezate patru plăci de marmură cu inscripții comemorative privitoare la evenimente istorice care s-au desfășurat la Alba Iulia.

În micul pronaos sunt zugrăvite, în frescă, portretele lui Mihai Viteazul și al doamnei Stanca. Naosul, impunător, este împărțit în trei nave, prin patru stâlpi octogonali, îmbrăcați în plăci de marmură de Moneasa și decorați cu capiteluri bizantine. Coloanele susțin, prin puternice arcade, cupola centrală. Întreg interiorul este împodobit cu pictură în frescă, în stil neobizantin, reprezentând ctitorii, mari ierarhi, scene biblice și motive decorative, lucrate după vechile tradiții iconografice românești de către pictorul Costin Petrescu. Pe peretele vestic al naosului, se află portretele ierarhilor din timpul înălțării catedralei: arhiepiscopul Nicolae Bălan, mitropolit al Ardealului, Banatului și Maramureșului și Miron Cristea, patriarhul României și cele ale suveranilor României Mari: regele Ferdinand și regina Maria.

Iconostasul este sculptat în lemn de stejar, opera sculptorului Constatin Mihail  Babic (realizator și al iconostasului Catedralei mitropolitane din Sibiu, 1906) și ornamentat cu motive biblice și icoane executate de Dumitru Ion Norocea. Alături sunt două din cele patru tronuri cu însemnele regale folosite la momentul încoronării.

De o parte și de alta a catapetesmei sunt portretele mitropoliților Ilie Iorest (1640-1642) și Sava Brancovici, precum și ale călugărilor Visarion Serai și Sofronie de la Cioara. Tot aici este zugrăvit chipul mucenicului Oprea Miclăuș din Săliștea Sibiului.

Altarul are o frumoasă boltă pe care este pictată Fecioara Maria cu pruncul în brațe. Deasupra ușii vestmântarului se află zugrăvit portretul maestrului Costin Petrescu, iar pe masa altarului se găsește un chivot al mănăstirii Curtea de Argeș.

Ca urmare a actului de la 21 octombrie 1948, prin care se desființează Biserica Greco-Catolică iar credincioșii şi clericii uniţi revin la Biserica Ortodoxă Română, biserica a primit și denumirea de Catedrala Reîntregirii Bisericii Ortodoxe Române din Transilvania.

Din anul 1998 întregul ansamblu este destinat sediului Arhiepiscopiei Ortodoxe Române de Alba Iulia, reînființată ca Episcopie de Alba Iulia, în anul 1975.